Automatización del control y seguridad de una instalación productiva.

Automatización del control y seguridad de una instalación de producción.

Requisitos previos

El sistema de seguridad integrado para una instalación de producción (en adelante SCOS) se define como un sistema ergotécnico complejo diseñado para proteger un objeto de una instalación de producción (software) del impacto de fuentes externas e internas de amenazas a la seguridad, así como para prevenir delitos, las causas y condiciones que los originan y la aparición de condiciones previas para causar daños al software. .

Se entiende por condición técnica del sistema el conjunto de propiedades del sistema sujetas a cambios durante el funcionamiento, caracterizadas en un momento determinado por el grado de cumplimiento de los valores reales de los indicadores y/o características cualitativas del sistema. (en adelante, parámetros) establecidos en la documentación técnica del sistema.

Monitoreo y diagnóstico automatizado (ACD) del estado técnico del sistema, cuyos contornos se detallan en el marco de este artículo , le permite evaluar rápidamente el rendimiento del sistema y, si hay mal funcionamiento, emitir una señal de «fallo».

El procedimiento para estructurar el problema de la condición técnica CDA del SCOB (ver diagrama 1) prevé:

• descripción del modelo del sistema del SCOB como objeto de la condición técnica CDA;

• formación de soporte informativo para la organización CDA del estado técnico del SCOB;

• selección de contornos para la construcción de subsistemas funcionales del AKD del estado técnico del SCOB;

• selección de criterios e indicadores de desempeño del AKD de la condición técnica del SCOB.

Descripción del modelo del sistema de SCOB

La descripción del modelo del sistema es para formar la apariencia del sistema, sujeto al CDA de condición técnica en el proceso de mantenimiento del sistema.

La descripción especificada contiene, como mínimo, una lista de tipos de condición técnica del sistema y define los requisitos operativos para el equipo CDA.

Tipos de condición técnica de SCOB.

Guiados por los documentos técnicos reglamentarios sobre confiabilidad en la tecnología, es legítimo considerar tres tipos de condición técnica del sistema: capacidad de servicio, operatividad y funcionamiento correcto en las condiciones externas calculadas.

La capacidad de servicio del sistema se define como el estado del sistema en el que cumple con todos los requisitos reglamentarios técnicos y/o de la documentación de diseño.

La operatividad del sistema es el estado del sistema en el que los valores de todos los parámetros que caracterizan la capacidad de realizar funciones específicas cumplir con los requisitos de la documentación anterior.

La transición del SCOS de un estado a otro generalmente ocurre debido a un daño (mientras se mantiene un estado operativo) o una falla (si se interrumpe la funcionalidad).

Para determinar el tipo de condición técnica del SCOS, es necesario conocer la evaluación del estado real del sistema y los requisitos de la normativa para la realización del mantenimiento técnico del SCOB, caracterizando la capacidad de servicio, desempeño y correcto funcionamiento del SCOB.

La tarea de evaluar el estado técnico del sistema se resuelve a partir del análisis de los resultados del sistema de control automatizado obtenidos durante el mantenimiento del sistema, durante el cual se restablece la calidad del sistema.

Control técnico del sistema consiste en medir los valores reales de los parámetros que caracterizan el estado técnico del sistema en el momento de la observación, y comparar los valores especificados con los datos contenidos en la normativa para el mantenimiento del SCOB.

El diagnóstico técnico del sistema implica verificar la capacidad de servicio, operatividad y funcionamiento correcto del sistema y, si se producen fallas de funcionamiento, buscar ubicaciones de fallas del sistema.

La identificación de los defectos que causan las causas de estas fallas se logra utilizando un subsistema automatizado de análisis de fallas.

Se supone que el estado técnico del sistema se puede determinar en términos del conjunto completo de parámetros del sistema que describen el comportamiento del sistema en un momento dado.

Es posible pronosticar el estado técnico del SCOB en un momento dado y proactivo basándose en el procesamiento de los resultados del diagnóstico técnico del SCOB.

Esquema 1. Esquema operativo para estructurar el problema de la condición técnica del ADC del SCOB

Requisitos para Herramientas ADC.

De acuerdo con los documentos técnicos reglamentarios del Sistema Estatal para Garantizar la Uniformidad de las Medidas, los medios AKD del estado técnico del SCOB deben cumplir con el nivel técnico moderno de la fabricación de instrumentos nacionales y extranjeros y garantizar:

• cumplimiento de los requisitos para la automatización de los procesos de diagnóstico y control técnico, indicación (registro) del método y tipo de los resultados del control; • compatibilidad en términos de parámetros con el SCOS en su conjunto y todos sus subsistemas funcionales constituyentes;

• la capacidad de medir (diagnóstico técnico) las características normalizadas del sistema con la precisión y confiabilidad requeridas;

• resistencia a influencias mecánicas, climáticas y otras influencias externas en las condiciones de funcionamiento del sistema, incluida la resistencia a influencias no autorizadas acciones;

• requisitos de autoverificación y verificación de características metrológicas. Además, las herramientas AKD deben cumplir con los requisitos para garantizar la seguridad del trabajo con ellas, indicadores ergonómicos, tiempo de preparación, tipo y volumen de documentación operativa, y el personal que trabaja con estas herramientas debe tener habilidades en la técnica de ejecución y el manejo completo. uso de los resultados de AKD del estado técnico del SCOB

Soporte informativo para la organización del AKD del estado técnico del SCOB

El La base de este soporte son las listas de parámetros monitoreados del SCOB y los medios para automatizar los procesos de monitoreo y diagnóstico del SCOB.

Parámetros controlados del SCOB.

La elección del número mínimo requerido de parámetros controlados del SCOB, que contienen información suficiente sobre el estado del SCOB en cualquier momento, está determinada por los siguientes factores:

• en primer lugar, la documentación técnica del SCOB contiene una lista de «parámetros de aceptación» controlados (establecidos por el desarrollador SCOB), que deben verificarse para mantener el SCOB en funcionamiento cuando se utiliza para el propósito previsto;

• en segundo lugar, al monitorear (medir) parámetros eléctricos y otros parámetros del sistema de control que no están previstos en la documentación técnica, la selección de los parámetros se lleva a cabo en el marco del uso de metodología y aparatos matemáticos por parte del personal operativo del sistema de control, teniendo en cuenta las características específicas de las tareas del sistema de control y las propiedades del objeto de control.

Al seleccionar los parámetros monitoreados del MSCS, también se tienen en cuenta las siguientes consideraciones prácticas :

• los parámetros que tienen una relación funcional o de correlación mutua deben excluirse de la consideración;

• los parámetros operativos para los cuales se establecen tolerancias, más allá de los cuales es una manifestación de defectos obvios, pueden, por regla general, tener una resolución de diagnóstico baja;

• los parámetros seleccionados al analizar las causas de las fallas deben tener un máximo resolución diagnóstica, que permite identificar defectos ocultos mediante métodos de ensayo no destructivos.

Herramientas para la automatización de procesos de control y diagnóstico.

Para realizar el CDA del estado técnico del SCOB, en general se requiere soporte organizativo, técnico, informativo, metodológico, matemático, software, lingüístico y analítico, cuya composición se da en la tabla.

Herramientas de soporte CDA de tabla

Contornos de construcción de subsistemas funcionales de AKD condición técnica de SCOB

En el contexto de lo anterior, es lógico considerar como posibles opciones para los subsistemas funcionales de AKD de condición técnica de SCOB:

• subsistema automatizado de seguimiento y diagnóstico del estado técnico del SCOS (en adelante, APKD);

• subsistema automatizado de análisis de fallos SCOB (en adelante APAO). Las opciones preferidas de software para construir APKD y APAO entre las alternativas son los subsistemas que proporcionan valores establecidos de criterios de rendimiento particulares.

Diagrama estructural de construcción de APKD.

En la práctica, la implementación del AKD de la condición técnica del SCOB es, en principio, factible dentro del marco de varias opciones para resolver el problema.

En términos metodológicos, podemos limitarnos, sin violar la generalidad del razonamiento, a considerar solo una de estas opciones: APKD con medios técnicos AKD integrados en la estructura del SCOB, que garantizan pruebas técnicas no destructivas del SCOB (es decir, tolerancia y control de medición (cuantitativo).

Una variante del diagrama de bloques ampliado de la construcción del APKD se muestra en el Diagrama 2.

El diagrama incluye los siguientes componentes:

• un dispositivo de medición que proporciona la determinación de valores analógicos de los parámetros monitoreados del SCOB para un momento dado y la presentación de los resultados en forma digital;

• un dispositivo informacional que procesa conjuntamente las mediciones disponibles y la información a priori sobre los parámetros del sistema con el fin de predecir individualmente la evaluación del estado técnico del sistema y, en base a ello, formar medidas recomendadas para influir en los correspondientes subsistemas funcionales de el sistema;

Diagrama 2. Diagrama de bloques ampliado de el APKD incorporado:

1 — conjunto de señales físicas analógicas del FP;

2 — señales estimulantes (si es necesario);

3 — momento del diagnóstico;

4 — información a priori sobre la FA;

5 — información de medición de la FA acumulada en un momento dado del diagnóstico;

6 — estado especificado de la FA para el momento del diagnóstico ;

7 — evaluación del estado previsto de la FA;

8 — medidas recomendadas para influir en la FA;

9 — nivel de costes para gestionar los procesos de diagnóstico;

10—función objetivo, dependiendo de la naturaleza y características del problema que se resuelve;

11—recomendaciones para el mantenimiento del SCOS, las medidas recomendadas de influencia en los subsistemas funcionales correspondientes del SCOS;

• Dispositivo tecnológico que implementa modelos matemáticos que controlan el estado de cada subsistema funcional controlado, lo que permite tomar una u otra decisión óptima.

Los dispositivos de medición, información y tecnología APKD deben ser universales y fácilmente adaptables a varios tipos de subsistemas funcionales del SCOB.

No solo deben indicar (con la precisión de una unidad de ensamblaje extraíble) la ubicación de la falla , pero también proporciona las recomendaciones de resultados de diagnóstico necesarias para el mantenimiento, al tiempo que reduce al mínimo los costos de mano de obra de mantenimiento.

La tarea se reduce a crear algoritmos para analizar la información acumulada para los equipos informáticos electrónicos que forman parte del APKD, así como algoritmos para analizar el estado actual y previsto del SCOB, lo que permite, a medida que se adquiere experiencia en el funcionamiento de un SCOB específico, para reducir o aumentar las tolerancias sobre las características operativas del sistema especificado.

Diagrama estructural de construcción de APAO.

El subsistema automatizado de análisis de fallas del SCOB se define como un conjunto de métodos y herramientas para el análisis de fallas, así como métodos para procesar información de diagnóstico para formular medidas para prevenir fallas del SCOB.

El subsistema especificado implementa métodos de diagnóstico basados ​​en el desarrollo:

• descripción especial del modelo cualitativo y cuantitativo, que permite establecer una correspondencia entre las fallas de las unidades de ensamblaje removibles de los subsistemas funcionales del SCOS y los síntomas de diagnóstico que los acompañan;

• normas y procedimientos para el análisis inicial de unidades de montaje desmontables averiadas con vistas a su localización (desmontaje) y posterior sustitución por otras estándar. Un análisis físico y técnico en profundidad de las causas de fallos de las unidades de montaje desmontables (REA) es, en principio, posible sólo después de su apertura (desmontaje).

Una variante del diseño estructural ampliado El diagrama para construir un APAO se muestra en el Diagrama 3. Este diagrama incluye los siguientes componentes:

• un dispositivo para buscar (diagnóstico) de un SCE fallido, que proporciona verificación (confirmación) del presencia de una falla identificada por el APKD;

• un dispositivo para evaluar la confiabilidad de la detección de un CSE fallido, que establece una correspondencia entre los resultados de las acciones del dispositivo de diagnóstico (información posterior) y los datos del banco de información previa sobre fallas del CSE, dependiendo de las condiciones específicas. de su funcionamiento;

Esquema 3. Diagrama de bloques ampliado de APAO:

1 — señales de prueba suministradas a la entrada del FP;

2 — respuesta del FP a las pruebas;

3 — información a posteriori emitida por el dispositivo de diagnóstico sobre la ubicación del CSE fallido;

4 — información a priori sobre el FP (incluye información sobre la probabilidad de fallas del FP dependiendo de las condiciones de operación, resultados del modelado de fallas , análogos de FP, etc.);

5 — información sobre el nivel de evaluación de la confiabilidad del fallo del CCE (suficiente o insuficiente);

6 — decisión de repetir el análisis. del CCE, cuya valoración de la fiabilidad del análisis se considera insuficiente;

7—decisión de proceder a un análisis físico y técnico en profundidad del CSE, cuya evaluación de la confiabilidad de fallas se consideró suficiente. información previa sobre fallas del CCE dependiendo de las condiciones específicas de su operación;

• un dispositivo para llegar a una conclusión sobre los resultados del análisis, sobre la base de la cual se toma una decisión sobre el logro de una confiabilidad suficiente del análisis del SCE fallido o sobre la necesidad de proceder a un análisis repetido en el nivel anterior de la jerarquía con el uso de información adicional a priori u otros métodos (medios) de diagnóstico técnico. La identificación de las causas y el establecimiento del mecanismo de fallas utilizando APAO se debe realizar de manera que en cada etapa del análisis no se comprometa la integridad y desempeño de los elementos sujetos a análisis en la siguiente etapa.

Criterios e indicadores de desempeño del estado técnico AKD del SCOB

La selección de criterios y correspondientes indicadores de desempeño del AKD del estado técnico del sistema se realiza en base a los siguientes requisitos para los mismos:

• cumplimiento de las metas y objetivos de mantenimiento del sistema en condiciones de funcionamiento; • la integridad de tener en cuenta los factores significativos que reflejan las propiedades del SCOS y la posibilidad de su cálculo;

• la sensibilidad, es decir, la criticidad de los indicadores a los cambios en los principales parámetros del SCOS.

Criterios para la eficacia del CACS.

Se pueden tomar como criterios los siguientes y sus correspondientes indicadores:

• garantizar la objetividad del reflejo de los resultados del CDA de la condición técnica real del sistema de control (fiabilidad del control). Este criterio lo cumple el indicador: la probabilidad de ausencia de fallas no detectadas después del CDA (determinada por el método de cálculo e instrumental);

• garantizar que la integridad del CDA corresponda al alcance especificado de control (integridad del control). Este criterio corresponde a un indicador: la relación entre el número de parámetros sujetos a CDA y el número total de parámetros controlados especificados en el plan de control;

• obtener información sobre el estado técnico de los subsistemas funcionales individuales y del sistema en su conjunto, proporcionada por el AKD, dentro de un plazo determinado (eficiencia del AKD). Este criterio lo cumple el indicador: el tiempo promedio para obtener resultados CDA en un volumen determinado (determinado por el momento).

Criterios de falla del SCOB.

Dependiendo del propósito y diseño y desempeño técnico de los subsistemas funcionales del SCOS, los siguientes signos se seleccionan individualmente o en combinación como criterios de falla:

• cese del funcionamiento o reducción de la eficiencia ( grado de idoneidad para el uso previsto) de los subsistemas funcionales como parte del SCOS;

• desviación de la norma de los parámetros principales y auxiliares;

• falla de los componentes del funcional subsistemas del SCOS (unidades de ensamblaje extraíbles, etc.);

• aparición de procesos (modos) no planificados en operación;

• logro de una vida útil determinada (recurso);

• inconveniencia técnica y económica de continuar el trabajo (por ejemplo, mayor tiempo de inactividad debido a reparaciones frecuentes).

Los criterios de falla seleccionados deben ser consistentes con las características de testabilidad de los subsistemas funcionales como parte del SCOS, permitiendo la mayor simplicidad (organolépticamente o utilizando medios técnicos) para detectar el hecho de la falla, tener un tiempo mínimo (permisible) entre las momento en que se produce la avería y su detección, para garantizar la máxima fiabilidad e inequívoco (plena correspondencia de la característica con el hecho de la denegación).

Conclusión

Resumiendo lo anterior, podemos concluir que El artículo describe las líneas generales de un enfoque sistemático para proporcionar monitoreo y diagnóstico automatizados de la condición técnica del BMS durante su operación permite:
• aumentar la nivel de mantenimiento del BMS en los lugares donde se utiliza para el fin previsto;

• reducir el costo de mantener al personal operando el sistema;
• prevenir posibles fallas operativas causadas por el “factor humano”.

Revista «Paz y Seguridad» №3-2011